Os pesquisadores usaram o chip para testar uma rede neural simples que conseguiu determinar números com 100% de precisão.
No início de dezembro de 2018, na
IEEE International Electron Devices Meeting em San Francisco, a
IBM exibiu um novo chip analógico de 8 bits. No entanto, a principal inovação não foi o fato de os chips analógicos estarem alcançando seus pares digitais, mas de uma radical repensação da arquitetura. Esse chip foi o primeiro a executar a computação de 8 bits no mesmo local em que as informações são armazenadas.
Na arquitetura tradicional de computadores von Neumann, os dados são constantemente transferidos entre a memória e o processador, que consome muita energia e tempo valiosos, diz
Abu Sebastian , pesquisador-chefe deste trabalho do IMB Zurich. Contar na memória é o próximo passo lógico para reduzir o consumo de energia e aumentar a velocidade. E isso é necessário para que o equipamento acompanhe os avanços no campo da inteligência artificial.
O novo chip analógico da IBM é baseado na
memória de mudança de fase . Seu principal ingrediente é um material que pode mudar de fase em resposta à corrente elétrica. Geralmente são ligas de germânio, telúrio e antimônio.Em uma das fases que conduz, os átomos se alinham uniformemente. Em outra fase que não conduz corrente, os átomos se movem, aquecidos pela corrente e se misturam.
Um material que muda de fase, estando entre dois eletrodos, não alterna completamente entre estados ordenados e caóticos, o que corresponderia à alternância entre zero e unidade. Em vez disso, a cada momento, há uma mistura dos dois estados. A resistência total do material é determinada pelo tamanho dos locais com átomos mistos.
"Codificamos informações através do arranjo de átomos", diz Sebastian. Por exemplo, pesos em uma rede neural podem ser armazenados e acessados como a resistência de um dispositivo de fase variável.
No entanto, essas resistências flutuam e oscilam. Como a corrente flui através do material durante a leitura das informações, as seções mistas mudam um pouco ao longo do tempo a cada vez - e isso limita a precisão e o uso prático desses dispositivos.
Para contornar esse problema, pesquisadores da IBM introduziram no dispositivo com um estado de fase alterar a chamada segmento de projeção. Foi
proposto inicialmente
para ser usado em 2015, e foi feito pela mesma equipe. Trata-se de uma camada condutora de nitreto metálico, envolvida em torno do centro de um material de mudança de fase e paralela aos seus eletrodos, entre eles. Ele compartilha os processos de leitura e gravação de informações.
O segmento de projeção não faz nada no momento da gravação. Toda a corrente passa pelo material de mudança de fase e ajusta as seções mistas. Porém, quando as informações são lidas, a corrente passa pelo segmento de projeção, ignorando as áreas mistas, elas permanecem intactas e protegem as informações armazenadas nelas. "Esta é uma inovação fundamental", diz Sebastian.
Os pesquisadores testaram uma rede de camada única em um chip de 8 bits, composto por 30 dispositivos de mudança de fase, para reconhecer imagens dos números 1, 0 e 4, e alcançaram 100% de precisão. E embora essa ainda seja uma análise preliminar, Sebastian estima que esse avanço pode reduzir o consumo de energia dos dispositivos do futuro em 100-1000 vezes em comparação com os sistemas de computador tradicionais.
Na computação tradicional, a precisão foi avaliada e a tendência oposta foi observada no campo da inteligência artificial. A IBM também falou sobre um chip digital que funciona com 8 bits e mantém a precisão ao treinar redes neurais. Isso aproxima o modelo de como o cérebro humano funciona, capaz de tirar as conclusões certas com falta de informação.
O vice-presidente de pesquisa da IBM,
Jeff Welser , compara isso a uma situação em que você olha através de uma janela embaçada e vê a silhueta borrada de uma pessoa se aproximando de sua casa. "Depois de entender que é sua mãe, a precisão da imagem não importa mais", diz Welzer. "Você terá as informações corretas."